Hacia prótesis de rodilla más duraderas: el modelo de Phan-Thien y Tanner y la lubricación elastohidrodinámica

BRENDA WEISS; SEBASTIÁN UBAL; JOSÉ DI PAOLO

Anales AFA

Asociación Física Argentina

Lugar: Tandil; Año: 2022 vol. 33 p. 36 - 40

0327-358X

El fluido sinovial que lubrica las prótesis de rodilla usualmente se asume como newtoniano a pesar de ser viscoelástico.En este trabajo se presenta un modelo basado en la ecuación de Reynolds y en la ley reológica de Phan-Thien y Tanner(PTT). El modelo, de tipo elipsoide-sobre-plano, contempla la curvatura de las superficies articulares y asume que elcomponente tibial, típicamente fabricado en polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) se deforma de acuerdoal modelo de columna. Utilizando el software comercial COMSOL Multiphysics versión 5.2 se resolvieron simultánea-mente las ecuaciones gobernantes del flujo de lubricación no newtoniano para encontrar la componente del tensor detensiones totales para el modelo PTT, en la dirección perpendicular al flujo, y la forma del canal de flujo. A partir deestos resultados se calcularon las fuerzas de fricción y los coeficientes de fricción sobre las superficies articulares. Serealizaron simulaciones para distintas condiciones operativas correspondientes a la lubricación elastohidrodinámica,mecanismo de lubricación predominante en la fase de apoyo simple del ciclo de marcha. Los resultados manifiestanla importancia de un adecuado modelo para obtener información cuantitativa, considerar al fluido como newtonianoconduciría a sobreestimaciones del espesor de película lubricante. Los resultados sugieren que, mientras el régimende lubricación sea de película delgada, la viscosuplementación y consiguiente aumento de la constante de relajación λ conduciría a menores coeficientes de fricción. Sin embargo, para que el régimen de lubricación corresponda al depelícula delgada, la constante de relajación del fluido debería ser inferior a 2.5×10−5s